Las colisiones en cámara lenta de las placas tectónicas debajo del océano arrastran aproximadamente tres veces más agua hacia la Tierra profunda de lo que se había estimado previamente, según un estudio sísmico único en su tipo que abarca la Fosa de las Marianas.
Las observaciones desde la trinchera oceánica más profunda del mundo tienen implicaciones importantes para el ciclo global del agua, según investigadores en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington en St. Louis.
Chen Cai, quien recientemente completó sus estudios de doctorado en la Universidad de Washington y es el primer autor del estudio publicado en la revista Nature, dijo:
«La gente sabía que las zonas de subducción podían bajar agua, pero no sabían cuánta agua».
Ciencias Oceánicas
Candace Major, directora de programas de la División de Ciencias Oceánicas de la Fundación Nacional de Ciencias, que financió el estudio, dijo:
“Esta investigación muestra que las zonas de subducción mueven mucha más agua hacia el profundo interior de la Tierra, muchas millas por debajo de la superficie, de lo que se pensaba anteriormente.
«Los resultados resaltan el importante papel de las zonas de subducción en el ciclo del agua de la Tierra».
Douglas A. Wiens, profesor distinguido Robert S. Brookings en Ciencias de la Tierra y Planetarias en Artes y Ciencias y asesor de investigación de Cai para el estudio, dijo:
“Las estimaciones anteriores varían ampliamente en la cantidad de agua que se subduce a más de 60 millas, (96560 metros).
«La principal fuente de incertidumbre en estos cálculos fue el contenido inicial de agua del manto superior subducido».
Para llevar a cabo este estudio, los investigadores escucharon el valor de más de un año de los rumores de la Tierra, desde el ruido ambiental hasta los terremotos; utilizando una red de 19 sismógrafos pasivos en el fondo del océano desplegados en la Fosa de Mariana, junto con siete sismógrafos basados en islas.
La zanja es donde la placa del Océano Pacífico occidental se desliza debajo de la placa Mariana y se hunde profundamente en el manto de la Tierra a medida que las placas convergen lentamente.
Las nuevas observaciones sísmicas pintan una imagen más matizada de la placa del Pacífico que se dobla hacia la zanja, resolviendo su estructura tridimensional y rastreando las velocidades relativas de los tipos de roca que tienen diferentes capacidades para retener el agua.
Llevando el agua hacia abajo
La roca puede agarrar y retener el agua de varias maneras.
El agua de los océanos sobre la placa desciende hacia la corteza terrestre y el manto superior a lo largo de las fallas que unen el área donde las placas chocan y se doblan.
Entonces queda atrapado. Bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, las reacciones químicas obligan al agua a tomar una forma no líquida como minerales hidratados (rocas húmedas) que bloquean el agua en la roca en la placa geológica.
Mientras tanto, la placa continúa arrastrándose cada vez más hacia el interior del manto de la Tierra, trayendo el agua.
Estudios previos en zonas de subducción como Mariana Trench han observado que la placa de subducción podría contener agua.
Pero no pudieron determinar cuánta agua contenía y cuán profunda era. Cai dijo:
«Las convenciones anteriores se basaron en estudios de fuentes activas, que solo pueden mostrar los primeros 4000 y 5000 metros en la placa entrante».
Se refería a un tipo de estudio sísmico que utiliza ondas de sonido creadas con el disparo de una pistola de aire a bordo de un barco de investigación oceánica para crear una imagen de la estructura de roca subsuperficial. Cai dijo:
«No podrían ser muy precisos acerca de qué tan grueso es, o cuán hidratado está.
Nuestro estudio trató de reducir eso. Si el agua puede penetrar más profundamente en la placa, puede permanecer allí y descender a profundidades más profundas».
Una parte importante del ciclo del agua en la Tierra.
Las imágenes sísmicas que obtuvieron Cai y Wiens muestran que el área de roca hidratada en la Fosa de Mariana se extiende casi 20 millas por debajo del lecho marino, mucho más profunda de lo que se pensaba.
La cantidad de agua que puede mantenerse en este bloque de roca hidratada es considerable.
Solo para la región de la Fosa de Mariana, cuatro veces más subductos de agua que los calculados previamente.
Estas características se pueden extrapolar para predecir las condiciones en otras trincheras oceánicas de todo el mundo. Wiens dijo:
«Si otras losas viejas y frías de subducción contienen capas gruesas de manto hidratado, las estimaciones del flujo global de agua al manto a profundidades superiores a 60 millas deben incrementarse en un factor de aproximadamente tres».
Lo que baja debe subir
Y para el agua en la tierra, lo que baja debe subir.
Los niveles del mar se han mantenido relativamente estables a lo largo del tiempo geológico, variando en menos de 300 metros.
Esto significa que toda el agua que desciende hacia la Tierra en las zonas de subducción debe volver a subir, y no acumularse continuamente dentro de la Tierra.
Los científicos creen que la mayor parte del agua que cae en la zanja regresa de la Tierra a la atmósfera como vapor de agua cuando los volcanes estallan a cientos de kilómetros de distancia.
Pero con las estimaciones revisadas de agua del nuevo estudio, la cantidad de agua que ingresa a la Tierra parece exceder en gran medida la cantidad de agua que sale.
Wiens, quien espera que este estudio aliente a otros investigadores a reconsiderar sus modelos de cómo el agua se retira de la Tierra, dijo:
“Las estimaciones de agua que regresa a través del arco volcánico son probablemente muy inciertas.
«Este estudio probablemente causará una reevaluación».
Más allá de la Fosa de Mariana, Wiens, junto con un equipo de otros científicos, recientemente desplegó una red sísmica similar en alta mar en Alaska para considerar cómo el agua se mueve hacia la Tierra allí. Wiens concluyó:
“¿La cantidad de agua varía sustancialmente de una zona de subducción a otra, según el tipo de falla que tiene cuando la placa se dobla?
«Se ha sugerido eso en Alaska y en América Central. Pero nadie ha visto la estructura más profunda, sin embargo, como pudimos hacerlo en la Fosa de Mariana «.
Proporcionado por: Talia Ogliore / Washington University in St. Louis
[Nota: los materiales pueden editarse en su contenido y extensión]
